磁悬浮的意外用途

2013年5月17日

磁悬浮或岩浆涉及悬挂带有磁场的材料。当重力,加速度和其他力压在物体上时,它们都可以通过磁性压力来抵消。基本科学实际上可以解释一些可能完全反对自然的用途。

何时可以浮动

对我来说,磁性悬浮的许多用途似乎是虚构的。从悬浮的青蛙- 一项实验,在2000年赢得了IG诺贝尔奖(IG Nobel)奖(他实际上是因为发现的诺贝尔奖石墨烯,十二年后) -轻轻漂浮的床在卧室的中间,很难相信这项技术自1900年代以来,埃米尔·巴切莱特(Emile Bachelet)设计和获得专利的第一个电磁悬架系统。该设备的唯一目的是将邮件转移到磁性轨道上方悬浮的推车上。试想一下,进入1900年代的法国邮局,邮件在分类室里滑行…

浮动邮件专利
专利编号:1020942,发明家:Emile Bachelet,
Google专利

此后,这种无形的功率已在许多应用程序中使用。您可能已经在最近的博客文章中阅读了有关使用comsol多物理学的一些重要用途模拟永久磁轴承涡流制动器。磁悬浮现象始于一个非常基本的概念,即具有相反极性的磁铁吸引并具有相同极性的磁铁,并且从那里开始,其潜在应用的复杂性水平是无限的。

在空中融化

法国格雷诺布尔Simap-Epm实验室的研究人员Roland Ernst博士能够改进现有的磁悬浮技术这改变了可以产生材料的方式。他想改善创建纯钛的过程,这对于从汽车和体育用品到超声波焊接和溅射目标的所有产品都有用。他从冷坩埚开始,一种用于创建需要纯环境才能形成的合金的设备。该设备在外面保持凉爽,而内部的材料变得如此热,以至于融化。

冷坩埚
冷坩埚的照片,
用指示方向的箭头
外部线圈中的电流
部分。

恩斯特博士的冷坩埚设计由几个复杂设计的零件组成。它的基本成分是一个石英圆柱体,充当一​​个受控的大气室,周围包裹着线圈,以进行电力并创建介质或高频磁场。该线圈是由小铜管制成的四转螺旋电感器。石英绝缘子内部是由铜制成的几个均匀间隔的导电截面。这些组件之间的分离是大约半毫米的微小分离。每个部门的行为就像一个短路的次要,其主要是电感器。因此,电感器产生的磁场在建立冷坩埚的部分内传播。

原钛放置在圆柱体内。当高频或中频电流通过线圈时,它会在铜的每个部分和钛电荷中诱导电流。电流开始融化原材料。通过电流诱导的加热导电材料的过程称为感应加热。如果将钛简单地在容器中加热,则沸腾的热合金可以与容器墙接触。这可能导致生理化学反应,使合金用杂质破坏合金。由于设备的性质,这种类型的相互作用几乎是不可避免的。不过,恩斯特博士能够找到解决方案。线圈和铜截面的磁场共同起作用,将热熔融钛的熔化斑点提升到坩埚的中心。Ernst博士使用COMSOL多物理学为其设计进行了模拟腿部工作,并指出:“即使在我们使用的低皮肤高频条件下,模型易于设置,尤其是在Comsol多物理阻抗边界条件下尤其有效的。结果向我展示了电磁场如何在我需要的完整3D几何形状上行事。”恩斯特博士的冷坩埚将钛合金从坩埚墙壁上抬起,被磁性悬浮,并在空中融化!

磁悬浮:一个部门的电势分布
以Comsol多物理学建模的一个部门的电势分布。

个人快速运输和轨道发射

尽管许多设计目前处于测试阶段,但您可以在日本,中国和韩国尝试过几辆操作的磁磁火车。这些火车能够快速行驶,因为它们在轨道上方磁性升高,从而消除了车轮和轨道之间的摩擦。维护磁磁火车提出了自己的一系列挑战,包括安全和资源问题,但这些火车是铁路系统中令人兴奋的创新。

个人快速运输系统,由NASA Ames和Un -Imodal Inc.设计的Skytran是一个正在进行的项目,该项目旨在从现在开始在特拉维夫安装。这些小的两人豆荚会以磁悬浮的力量以极快的速度行驶。该车辆不是轮子,而是通过其自身的运动在轨道中的短线线圈上产生的磁排斥。

Skytran
图像提供:www.skytran.us

对太空旅行充满热情的科学家提出了诸如Startram轨道发射系统;这种大规模项目可能很难实现,但可能比当前使用的基于化学的螺旋桨发射系统更便宜,高效地将数千吨的货物从大气中提升。使用超导磁体和通过诱导电流产生的电磁体的组合将Startram车辆悬浮在空气中。在发射车的电磁体上产生力的相位锁线圈将产生必要的推进。当前磁性悬浮列车的主要缺点是它们受大气阻力的限制。岩石轨道发射系统和其他提议的技术可以使用气密管设计,用于行驶,没有阻力。没有空气阻力,物体可以以令人难以置信的快速速度行驶。您是否认为磁性悬浮可以改善任何日常体验?

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